基于嵌入式Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)下電氣控制系統(tǒng)的研究

羅順平

摘 要：在社會(huì)生產(chǎn)力發(fā)展到如此先進(jìn)的程度下，電力作為最主要的能源，對(duì)社會(huì)的生產(chǎn)生活起到了非常重要的作用。伴隨著用電量的急速升高，要求也在提升。為了能夠更好的保證電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，促進(jìn)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全，必須了解電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并且明確目前電站開(kāi)關(guān)站的相關(guān)操作，進(jìn)一步改善配電站電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題，針對(duì)性的提出改進(jìn)措施，提高電網(wǎng)質(zhì)量。電力作為人們?nèi)粘Ｉ畈豢苫蛉钡膭?dòng)力系統(tǒng)，對(duì)于各行各業(yè)的發(fā)展都起到了至關(guān)重要的作用。從目前來(lái)看，為了能夠增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，保證人們對(duì)于用電需求的平衡，必須增加配電站電氣控制系統(tǒng)的合理設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：Linux；電氣控制系統(tǒng)；應(yīng)用設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.129

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的質(zhì)量也在逐步提升。筆者基于嵌入式Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了水聲智能傳感電機(jī)的電氣控制，有效提高電氣自動(dòng)化控制系統(tǒng)的質(zhì)量與水平。

1 基于嵌入式Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)下電氣控制系統(tǒng)的可行性分析

在電氣自動(dòng)化控制領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)逐步得到了建設(shè)和應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電器設(shè)備的自動(dòng)控制和平衡調(diào)度，這樣才能夠保證電氣自動(dòng)化設(shè)備輸出功率穩(wěn)定，繼而使系統(tǒng)高效運(yùn)行[1]。在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，可以采用大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣自動(dòng)化系統(tǒng)中各種原始數(shù)據(jù)的采集分析。借助網(wǎng)絡(luò)信息處理層將這些采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行收發(fā)與歸類，則能完成電力的自動(dòng)化調(diào)度，同時(shí)完成故障的自動(dòng)判斷與控制。作為現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)的融合產(chǎn)物，物聯(lián)網(wǎng)代表著技術(shù)的新一代發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)控制算法研究方面的主要內(nèi)容，能夠保證傳統(tǒng)方法得到改進(jìn)，在電氣控制方面提出模糊PID神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、粒子群進(jìn)化算法、自適應(yīng)內(nèi)環(huán)控制算法等多種算法。在這樣的算法條件下，通過(guò)隨機(jī)延時(shí)無(wú)法修正電器控制的方法，在聲傳感器中進(jìn)行的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)比較良好的應(yīng)用性能。筆者在電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面，采用了IMC-PID嵌入式收發(fā)設(shè)備，其擁有多模控制電聲陣列，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)執(zhí)行器的優(yōu)化調(diào)解，能夠更好的控制電器控制系統(tǒng)的調(diào)解水平。由于電氣控制系統(tǒng)自身存在的干擾問(wèn)題，在濾波器設(shè)計(jì)上，可能因基線漂移的產(chǎn)生導(dǎo)致系統(tǒng)硬件信號(hào)傳輸失真。為了有效解決該問(wèn)題，筆者認(rèn)為應(yīng)該在物聯(lián)網(wǎng)條件下，通過(guò)引入Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)方式，加強(qiáng)系統(tǒng)電磁耦合設(shè)計(jì)，為水聲智能傳感電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)提供保障，并且形成了有效地電氣控制系統(tǒng)硬件與軟件控制系統(tǒng)。更好的改變電氣系統(tǒng)的魯棒性能。

2 控制算法設(shè)計(jì)

物聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)為水聲智能傳感電機(jī)系統(tǒng)的電氣控制提供了可能。在進(jìn)行控制算法設(shè)計(jì)之前，應(yīng)該針對(duì)算法模型、水聲智能傳感器電機(jī)、系統(tǒng)控制器展開(kāi)研究。從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，包含DC/AC逆變器模型、內(nèi)控模擬器、外環(huán)控制器等器件，所以控制算法的設(shè)計(jì)也應(yīng)該根據(jù)這些模型進(jìn)行分析[2]。

3 電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)

筆者針對(duì)基于嵌入式Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)下電氣控制系統(tǒng)可行性分析，提出了相應(yīng)的控制算法，然后結(jié)合算法內(nèi)容完成電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)施。首先在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，應(yīng)該分兩部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先是系統(tǒng)的硬件部分，通過(guò)在物聯(lián)網(wǎng)條件下，采用嵌入式Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)，建立電機(jī)控制平臺(tái)。在平臺(tái)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，應(yīng)先完成水聲智能傳感器的硬件設(shè)計(jì)，不僅需要完成A/D采樣電路、信號(hào)濾波電路的設(shè)計(jì)，還要實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的時(shí)鐘控制電路、接口電路和程序加載電路的設(shè)計(jì)。

在平臺(tái)設(shè)計(jì)方面，需要注意以下幾個(gè)方面，首先，水聲智能傳感電機(jī)控制平臺(tái)采樣率應(yīng)該在13MHz以上，并且必須保證單通道實(shí)現(xiàn)雙向電平轉(zhuǎn)換的功能。同時(shí)，電路連接應(yīng)該采用2線制，確保結(jié)構(gòu)擁有尋址功能，能夠完成控制信息的循環(huán)堆棧查找。實(shí)際進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，必須考慮到電氣控制系統(tǒng)抗干擾的問(wèn)題。

3.2 系統(tǒng)主控模塊

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)模塊化設(shè)計(jì)，還要結(jié)合系統(tǒng)總體硬件架構(gòu)完成主要控制模塊的設(shè)計(jì)。具體來(lái)講，在進(jìn)行系統(tǒng)在線中斷功能實(shí)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)采用硬件終端控制芯片，進(jìn)行IN7r0、INT3中斷輸出。如果程序代碼過(guò)長(zhǎng)，則相應(yīng)為AD786。E- Learning系統(tǒng)采用以利用S3C2440A ARM9處理器，可以實(shí)現(xiàn)E- Learning系統(tǒng)的核心運(yùn)算，加強(qiáng)系統(tǒng)控制。從系統(tǒng)存儲(chǔ)功能上來(lái)看，采用256 Mbyte字節(jié)的NANDFLASH。

3.3 電氣控制性能仿真

在對(duì)系統(tǒng)的控制性能進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要采用相應(yīng)的軟件進(jìn)行系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的模擬，并且結(jié)合硬件系統(tǒng)的工作原理，針對(duì)性的設(shè)計(jì)了模擬檢測(cè)平臺(tái)。該軟件檢測(cè)平臺(tái)可以根據(jù)McBSP以及MCP2510實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)接口連接，即利用Linux控制系統(tǒng)完成接口連接，實(shí)現(xiàn)傳感器電機(jī)控制。采用物聯(lián)網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)在線采集，然后通過(guò)數(shù)據(jù)分析和整理確定系統(tǒng)性能。從平臺(tái)信號(hào)傳輸上來(lái)看，采用的是Server / Client協(xié)議，這樣能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制，并且增添了API功能，針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)中間件進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以有效地保存用戶信息，讓用戶可以隨時(shí)查看水聲智能傳感器電機(jī)控制的檢測(cè)模擬結(jié)果[3]。

4 結(jié)論

本文針對(duì)嵌入式Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)條件下的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并且在物聯(lián)網(wǎng)條件下實(shí)現(xiàn)了硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)的整合。同時(shí)利用電磁耦合器的設(shè)計(jì)方式，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了水聲智能傳感器控制系統(tǒng)。通過(guò)算法的合理選擇，改進(jìn)了電氣控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)與軟件開(kāi)發(fā)的平臺(tái)化過(guò)程。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉麗，李學(xué)威，陳睿，李靜.300mm IC的自動(dòng)物料搬運(yùn)系統(tǒng)電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù)，2017（07）：119-122.

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